Thí nghiệm Rơle Rel670 bảo vệ khoảng cách kỹ thuật số cho đường dây truyền tải điện

Lê Kim Hùng và cs

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

59(11): 95 - 99

THÍ NGHIỆM RƠLE REL670 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH KỸ THUẬT SỐ
CHO ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN
Lê Kim Hùng1, Vũ Phan Huấn2
1

Đại học Đà Nẵng, 2Trung tâm thí nghiệm điện 3

TÓM TẮT

Rơle bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ hoàn hảo nhất để bảo vệ các đường dây tải điện. Một rơle
khoảng cách có thể tích hợp nhiều chức năng như bảo vệ khoảng cách, bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá
áp và ghi sự cố…Rơle có khả năng cài đặt cấu hình phù hợp với nhiều dạng đường dây truyền tải.
Bài báo tập trung vào trình bày phương pháp thí nghiệm rơle khoảng cách kỹ thuật số, công việc
thí nghiệm được tiến hành trên rơle REL 670, bắt đầu bằng việc kiểm tra đấu nối nhị thứ, cài đặt
thông số chỉnh định, cấu hình rơle trên phần mềm chuyên dụng giao tiếp rơle ABB PCM600 và sử
dụng hợp bộ thí nghiệm nhi thứ CMC 256-6 để kiểm tra các sự cố tại vùng 1, vùng 2, vùng 3 và
vùng 4 của bảo vệ khoảng cách. Cuối cùng là kiểm tra giá trị tác động trên rơle từ bản ghi sự cố.
Từ khóa: Rơle 670, bảo vệ khoảng cách, truyền tải điện.



ĐẶT VẤN ĐỀ
Rơle khoảng cách kỹ thuật số được thiết kế
đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ, giám sát và
điều khiển các đường dây truyền tải và phân

phối trong hệ thống điện.Với đầy đủ tính năng
của bảo vệ khoảng cách, ngoài các vùng bảo
vệ chính, rơle còn tích hợp các chức năng
khác như dao động công suất, chức năng yếu
nguồn, sơ đồ bảo vệ liên động…nhằm đem lại
hiệu quả kinh tế và đảm bảo độ tin cậy trong
hệ thống điện. Vì vậy, việc tìm hiểu rơle trong
quá trình thí nghiệm và vận hành là rất cần
thiết.[5]
Thiết bị thí nghiệm
Hiện nay tại các Trung tâm thí nghiệm điện
dùng phổ biến hợp bộ thí nghiệm nhị thứ
Omicron CMC 256-6 điều khiển bằng máy
tính (hình 1), cùng một lúc có thể bơm được
cả dòng (6×12,5A) và áp (4×300V) vào rơle.
Hợp bộ có khả năng thử nghiệm các chức
năng như: hòa đồng bộ, hãm sóng hài, bảo vệ
quá dòng, bảo vệ so lệch và bảo vệ khoảng
cách… của rơle. Tuy nhiên, trong giới hạn bài
báo, tác giả chỉ đề cập đến tính năng thử
nghiệm đối với rơle khoảng cách kỹ thuật số.
Với phần mềm điều khiển Test universe 2.11
của hợp bộ thí nghiệm nhị thứ CMC 256-6,
cho phép các hãng sản xuất rơle như Areva,


Lê Kim Hùng, Đại học Đà Nẵng

Abb, Siemen, Sel và người thí nghiệm có thể
dễ dàng chuyển đổi thông số chỉnh định vùng

bảo vệ khoảng cách của rơle sang định dạng File
*.RIO hoặc *.XRIO mà không cần phải tính toán
thủ công (xem hình 2) [2]. Khi thí nghiệm cho
các rơle số đa chức năng cần chú ý:

Hình 1. Hợp bộ thí nghiệm CMC256-6

Hình 2. Mô hình làm việc XRIO

Nhiều loại rơle đa chức năng có nhiều giá trị
đặt và thời gian trễ cũng như chức năng logic

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Lê Kim Hùng và cs

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

khác nhau cho nên khi thử một chức năng nào
đó thì cần OFF các chức năng khác đi để
tránh trường hợp rơle tác động xếp chồng.
- Có thể trong quá trình thử, chức năng lôgic
hỏng máy cắt, chức năng đóng lặp lại máy cắt
mà không có MC thật thì ta có thể sử dụng
hợp bộ thí nghiệm để mô phỏng.
- Trị số thời gian tác động của rơle được đo từ
thời điểm Input đầu vào của hợp bộ CMC256;

nghĩa là đồng hồ đếm giây khởi động vào lúc
đưa dòng điện hoặc điện áp vào rơle và sẽ
dừng tại thời điểm rơle đưa xung đi cắt MC.
Phần mềm chuyên dụng giao tiếp rơle
Với chủ trương phát triển các hệ thống điều
khiển tích hợp sử dụng chuẩn IEC61850
(Communication Networks and Systems In
Substations) tại các NMĐ, TBA mới và hiện
có, nhằm mục đích nâng cao chất lượng công
tác vận hành, giảm thiểu thời gian gián đọan
cung cấp điện. EVN đang tiến hành từng
bước trang bị các rơle RED670, REL670,
REC670… tại các Nhà máy thủy điện như
Sông Ba Hạ, Pleikrông, TBA 220kV Tuy
Hòa.…Các rơle này sử dụng phần mềm giao
tiếp ABB PCM600 (xem hình 3) thông qua
cổng truyền thông TCP/IP 100 Mbit/s đặt
phía mặt trước rơle cho phép người dùng có
thể sử dụng các chức năng [6]:
- Parameter Setting: cho phép đọc và viết
thông số chỉnh định từng chức năng của rơle.
- Application Configuration: Phần mềm sẽ
chạy ứng dụng CAP531. Tại đây, người dùng
có thể cấu hình và sửa đổi chức năng của rơle
sao cho phù hợp với yêu cầu đưa vận hành,
đồng thời CAP 531 cho phép giám sát trạng
thái tín hiệu của các đầu vào và đầu ra.
- Signal Matrix: cho phép người dùng cấu
hình chức năng cho đầu vào tương tự, đầu vào
số, đầu ra số và đèn Led của rơle theo bản vẽ

nhị thứ.
- Disturbance Handing: Xem và phân tích bản
ghi sự cố.

59(11): 95 - 99

vệ khoảng cách kỹ thuật số, người thí nghiệm
ngoài việc kiểm tra tín hiệu bảo vệ, điều khiển
trên máy tính Server còn phải tuân thủ theo
các bước theo sơ đồ thuật toán hình 4.
Bƣớc 1: Kiểm tra đấu nối mạch nhị thứ [1]:
Sau khi phân tích thiết kế và sửa đổi những
thiếu sót có thể mắc phải của hệ thống mạch
nhị thứ (bao gồm mạch tín hiệu cảnh báo;
mạch điều khiển, liên động và mạch bảo vệ),
ta tiến hành kiểm tra việc đấu nối các sơ đồ
tổng hợp và sơ đồ lắp ráp theo đúng sơ đồ
nguyên lý của bảo vệ và có thể thay đổi thêm
cho thích hợp. Sau đó, tiến hành kiểm tra cách
điện của hệ thống mạch và thiết bị bảo vệ.
Thông thường, người thí nghiệm thường dùng
Megôm mét, vạn năng kim hoặc thiết bị đo
Fluke87 thực hiện các bước sau:
- Kiểm tra áp tô mát (MCB) cấp nguồn, đảm
bảo rằng các mạch điều khiển, bảo vệ, tín
hiệu... không bị chạm đất.
- Dùng mêga ôm kiểm tra cách điện từng ruột
cáp sử dụng.
Bắt đầu

Nhập thông
số chỉnh định
Tính toán giá trị tác động

Kiểm tra vùng sự cố

sai
sai

Zkhởi tạo = Zđặt ± 2%

n >3

đúng
Kiểm tra ngưỡng thời gian
đúng

đúng

sai

Tcắt = Tđặt ± 2%

i >3

đúng

sai

Thí nghiệm rơle bảo vệ khoảng cách

Tại các Trạm tự động hóa, ví dụ ở Nhà máy
thủy điện Sông Ba Hạ, để thí nghiệm rơle bảo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Kết thúc




Lê Kim Hùng và cs

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

59(11): 95 - 99

Hình 4. Sơ đồ thuật toán kiểm định bảo vệ khoảng cách

- Tách cáp khỏi các hàng kẹp, dùng vạn năng
hoặc đèn dò kiểm tra thông mạch cáp theo
đúng địa chỉ đấu nối đến tất cả các thiết bị.
Bƣớc 2: Tính toán giá trị tác động [3]:
Theo phiếu chỉnh định rơle ngày 17 tháng 03
năm 2009 trong tài liệu [4] tại nhà máy thủy
điện Sông Ba Hạ, rơle khoảng cách kỹ thuật
số REL 670 sử dụng đặc tính tổng trở tứ giác
(Quadramho) với 4 vùng bảo vệ. Trong đó, 03
vùng sử dụng hướng bảo vệ từ thanh cái ra
đường dây có tổng trở sự cố Z1 < Z2 < Z3;
thời gian tác động khi có sự cố trong vùng

bảo vệ tZ1 < tZ2 < tZ3 và 01 vùng Z4 sử
dụng hướng từ đường dây vào thanh cái.
Để tính toán và xậy dựng đặc tính tổng trở
bảo vệ của rơle REL670, nhân viên thí
nghiệm cần phải chạy ứng dụng “Distance”
trong phần mềm Test Universe 2.11 dùng cho
hợp bộ thí nghiệm nhị thứ CMC 256-6. Tại
mục “Test Object”, kích chuột chọn menu
File/Import Rel670.xrio (xem hình 5). Sau đó
tiến hành nhập thông số chỉnh định tổng trở
khởi động của các vùng bảo vệ khoảng cách
bằng cách chọn lần lượt các mục ZM01,
ZM02, ZM03 và ZM04. Các thông số chỉnh
định gồm có: hướng tác động của vùng bảo
vệ, điện kháng thứ tự thuận X1, điện trở thứ
tự thuận R1, điện kháng thứ tự không X0,
điện trở thứ tự không R0, điện trở sự cố phapha RFPP, điện trở sự cố pha-đất RFPE, thời
gian duy trì sự cố pha-pha tPP và thời gian
duy trì sự cố pha-đất tPE. Kết quả tính toán
sau khi nhập được thể hiện trên hình 6.

Hình 5. Nhập giá trị chỉnh định rơle trên file
REL670.xrio

Bƣớc 3: Kiểm tra chức năng rơle [1],[3]:
Sau khi cài đặt thông số chỉnh định của rơle
theo phiếu đặt của điều độ và cấu hình đầu
vào, ra và đèn LED bằng phần mềm ABB
PCM600, nhân viên thí nghiệm có thể kiểm
tra chức năng bảo vệ khoảng cách như sau:

Mô phỏng đầu vào số: Để rơle REL670
không bị khóa chức năng bảo vệ khoảng cách,
ta cần hiệu lực các tín hiệu từ tiếp điểm phụ
Áp to mát biến điện áp đường dây (MCB
VT), tiếp điểm phụ MC đưa vào đầu vào số
của rơle.
Sử dụng hợp bộ thí nghiệm mô phỏng tổng
trở sự cố: Sử dụng hợp bộ thí nghiệm nhị thứ
CMC256-6 tiến hành kiểm tra ngưỡng tổng
trở, thời gian và góc tác động tại các vùng bảo
vệ Z1, Z2, Z3 và Z4 của chức năng khoảng cách
bằng cách mô phỏng các dạng sự cố pha – đất,
pha – pha và ba pha theo các bước sau đây:
- Kiểm tra giá trị tổng trở và thời gian tác
động: Bơm dòng điện sự cố =1A và áp sự cố
vào rơle bằng cách kích chuột vào đặc tính
tổng trở bảo vệ trên hình 6 sao cho Zbơm <
Zđặt và tbơm > tZđặt, rơle tác động (đèn LED
sáng và rơle đầu ra khép).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Lê Kim Hùng và cs

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

- Kiểm tra giá trị tổng trở không tác động lớn

nhất: tăng từ từ điện áp sự cố vào rơle bằng
cách kích chuột.
vào đặc tính tổng trở bảo vệ đến khi Zbơm >
Zđặt và tbơm > tZđặt, rơle không tác động.
- Kiểm tra ngưỡng thời gian không tác
động: Bơm tổng trở sự cố vào rơle bằng
cách kích chuột vào đặc tính tổng trở bảo
vệ sao cho Zbơm < Zđặt và tbơm < tZđặt,
rơle không tác động.

59(11): 95 - 99

Kết quả thử nghiệm: Kiểm tra tín hiệu cảnh
báo và bảo vệ đi cắt MC trên rơle, phân tích
giá trị tác động bằng cách chọn chức năng
Disturbance recorder, phần mềm PCM600
chạy ứng dụng WINEVE sẽ cho phép đọc bản
ghi sự cố trên máy tính cá nhân hoặc trên máy
tính Server. Trên hình 7 là kết quả bản ghi sự
cố của vùng 1 của rơle REL670 ngăn lộ đi Tuy
Hòa 1 tại Nhà máy thủy điện Sông Ba Hạ [5].

Hình 3. Giao diện phần mềm giao diện PCM600 và CAP531

Hình 6. Đặc tính tổng trở thí nghiệm trên CMC 256-6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Lê Kim Hùng và cs

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

Với bản ghi sự cố trên, chúng ta có thể phân
tích các thông tin sự cố trên rơle gồm: pha sự
cố, thời gian tác động, giá trị điện áp, giá trị
dòng điện tại thời điểm sự cố và vùng bảo vệ
tác động đi cắt MC…Ghi lại giá trị tổng trở
tác động, thời gian cắt và đối chiếu giá trị với
sai số cho phép của rơle. Nếu rơle có sai số
tổng trở < 2% và sai số thời gian <2% thì có
thể đánh giá chức năng bảo vệ khoảng cách
của rơle “đạt tiêu chuẩn đưa vào vận hành”.

59(11): 95 - 99

[3]. OMICRON, Protection Package User Manual,
2009.
[4]. DONGFANG, Calculation, adjusment and
setting for 220kV line & breaker proction of Song
Ba Ha hydropower project (2×110MW), 2009.
[5]. ABB, REL670 Application manual, 2008.
[6] ABB, IED 670 Getting started guide, 2008.

KẾT LUẬN
Để kiểm định rơle khoảng cách kỹ thuật số
trong hệ thống điện, nhân viên thí nghiệm
điện cần có năng lực sử dụng các phương

tiện, thiết bị, dụng cụ thử nghiệm như
Omicron CMC256-6, Fluke 87, phần mềm
giao diện rơle PCM600 và tài liệu kỹ thuật
của rơle để xác định chính xác đầy đủ các chỉ
tiêu kỹ thuật của rơle. Qua việc tiến hành thí
nghiệm rơle khoảng cách kỹ thuật số tại Nhà
máy thủy điện Sông Ba Hạ, điều này đã góp
phần đưa ra qui trình thí nghiệm rơle kỹ thuật
số nói chung, đồng thời cho phép đánh giá và
kết luận đúng về chất lượng của rơle đảm bảo
đưa thiết bị vào làm việc an toàn và tin cậy.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. ETC3, Qui trình thử nghiệm rơle kỹ thuật số, 2006.
[2]. OMICRON, Technical Data CMC256
Plus, 2009.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Lê Kim Hùng và cs

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

59(11): 95 - 99

SUMMARY

COMMISIONING OF REL 670 FEEDER DISTANCE NUMERICAL RELAY

PROTECTION IN POWER SYSTEM
Le Kim Hung1 , Vu Phan Huan2
Da Nang University, Experimental Center for Electronics 3

Distance protection numerical relays are the most common relays on transmission lines. The relay has
revolutionized distance protection function, over current function, voltage and disturbance report and
events….The relay configured to suit with the line models.
The paper discusses the way to commission relay REL 670. Initially, tester checks cable in secondary
drawing. After that, he uses ABB PCM600 software to select values for relay settings and configurations.
Further, test faults performed by CMC 256 in zones 1, 2, 3 and 4. Finally, he uploads the disturbance report.
Key word: Distance protection relay.



Le Kim Hung, Da Nang University

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên